Астероїдів пояс
Астеро́їдів пояс, головний пояс астероїдів — сукупність астрономічних тіл Сонячної системи, значення великої півосі орбіт яких лежить між значеннями великої півосі орбіт Марса і Юпітера. Астероїдів пояс часто називають головним поясом астероїдів або просто головним поясом, адже в Сонячній системі є принаймні ще одна область підвищеної просторової концентрації астероїдів за орбітою Нептуна — Койпера пояс, а також скупчення астероїдів розсіяного диска, седноїдів і Оорта хмари.
Зміст
Історія відкриття
Формулювання емпіричного правила Тіціуса (Й. Д. Тіціус; 1729–1796, Німеччина) ― Й. Е. Боде — залежності, яка наближено описує відстані планет від Сонця стало своєрідною передісторією поясу астероїдів, спочатку як гіпотетичної області в Сонячній системи, існування якої передбачено правилом, а після відкриття Церери ― як фізичної реальності.
Систематичні пошуки планети між орбітами Марса і Юпітера розпочато 1787 Ф. К. фон Цахом, який вірив, що Тіціуса ― Боде правило є фізичним законом.
Перший об’єкт поясу астероїдів — Цереру — випадково виявлено Дж. Піацці в ніч на 01.01.1801.
Велика піввісь орбіти Церери дорівнює 2,77 а. о., що майже точно відповідало передбаченням Тіціуса — Боде правила й фактично перевело його в статус астрономічного закону. За наступні шість років відкрито всього три астероїди (Палладу, Юнону й Весту), а в наступні 40 років ― ще два (Астрею і Гебу).
Новий етап у вивченні астероїдів розпочато із застосуванням 1891 астрономом М. Вольфом (1863–1932; Німеччина) методу астрофотографії для пошуку їх, що привело до справжнього буму в нових відкриттях. Ним одноосібно виявлено 248 астероїдів, у той час як до цього за 90 років ― трохи більше від 300. Першу тисячу астероїдів виявлено вже до жовтня 1921; 10 000 ― до 1981, а вже до початку 21 ст. кількість відкритих астероїдів перевищила 100 000. Станом на 2020 кількість відкритих астероїдів (разом із ненумерованими) становила вже близько 500 000. Попри таку велику кількість просторова концентрація астероїдів в поясі астероїдів доволі мала. Про це свідчить неодноразове перетинання його космічними апаратами без зіткнень із його складниками.
Загальні фізичні характеристики малих тіл поясу астероїдів і їхніх орбіт
Астероїди головного поясу рухаються орбітами навколо Сонця в тому самому напрямку, що й планети. Залежно від величини великої півосі їхніх орбіт сидеричний період обертання астероїдів лежить у межах від 3,5 року до шести років (рис. 1).
Більшість астероїдів рухається орбітами з ексцентриситетом не більше від 0,4, однак є чимало астероїдів, які рухаються сильно витягнутими еліптичними (див. Еліпс) орбітами з ексцентриситетами до 0,6.
Астероїдів із діаметром понад 100 км в поясі астероїдів близько 200; приблизно 1 000 астероїдів мають характерний розмір понад 15 км. Результати останніх досліджень в інфрачервоному діапазоні спектра дає змогу припустити, що в Астероїдів поясі є від 700 тис. до 1,7 млн астероїдів діаметром від 1 км.
Загальна маса всіх астероїдів головного поясу приблизно 3,5 • 1021 кг, що становить лише 0,06 % від маси Землі. Приблизно половина цієї маси припадає на три найбільші астероїди: Весту, Палладу й Гігею.
Більшість об’єктів у головному поясі становлять астероїди трьох основних класів: темні вуглецеві (див. Вуглець) астероїди класу C, світлі силікатні (див. Силікати) астероїди класу S і металеві (див. Метали) астероїди класу M. Трапляються астероїди й інших (специфічніших) класів, та їхня кількість у поясі дуже незначна.
Просторова концентрація астероїдів у межах астероїдів поясу зазнає значних коливань: від ділянок із підвищеною концентрацією до майже вільних від астероїдів зон, які називають проміжками (люками) Кірквуда (Д. Кірквуд, 1814–1895; США). Їхнє існування пояснюють орбітальними резонансами, які відповідають орбітам, сидеричні періоди обертання на яких співвіднесені з сидеричним періодом обертання Юпітера як цілі числа. На таких орбітах зближення з Юпітером відбувається найчастіше і його гравітаційний (див. Гравітація) вплив є максимальним. Цей чинник дестабілізує орбіти малих тіл поясу астероїдів, яких через це в зонах люків Кірквуда майже немає. Між орбітами Марса і Юпітера лежить кілька зон таких орбітних резонансів.
Окрім астероїдів в астероїдів поясі також є скупчення міжпланетного пилу, який складається переважно з мікрочастинок радіусом кілька сотень мікрометрів (утворилися в результаті зіткнень між астероїдами й бомбардування їхніх поверхонь метеороїдами).
Гіпотези про походження поясу астероїдів
Є кілька гіпотез про причини великої концентрації астероїдів у порівняно вузькому просторі міжпланетного середовища між орбітами Марса і Юпітера.
Найбільшої популярності в 19 ст. набула гіпотеза науковця Г. В. М. Ольберса (1758–1840; Німеччина) про те, що астероїди головного поясу — залишки гіпотетичної планети Фаетон, що колись існувала між орбітами Марса і Юпітера й зруйнована або зіткненням із великим тілом (іншою планетою, крупним астероїдом, кометою), або припливними силами поля гравітаційного Юпітера. За результатами докладніших досліджень поясу астероїдів цю гіпотезу спростовано, адже для того, щоб зруйнувати вщент планету, потрібна дуже велика енергія кінетична. Окрім того, невеликою є й прогностична оцінка ймовірності утворення планети в області Сонячної системи, яка зазнає сильних гравітаційних збурень від Юпітера. Суттєві відмінності хімічного складу астероїдів поясу астероїдів також виключають можливість їхнього походження з одного небесного тіла.
Найдетальніше щодо походження астероїдів поясу розроблено гіпотезу, що обґрунтовує утворення планетної родини з протозоряного диска й передбачає, що 4,5 млрд років тому хмари міжзоряного газу й пилу під дією гравітації виникали згустки речовини. Узаємні непружні зіткнення разом із гравітаційною взаємодією, яка зростає зі збільшенням їхніх розмірів і маси, викликали збільшення швидкості росту згустків. Потім згустки речовини притягували навколишні пил і газ, інші згустки й об’єднувалися в планетозималі (англ. planetesimal — найменші фракції планет, калька з infinitesimal — нескінченно мала), що ставали дедалі більшими, і з них згодом утворилися планети.
Зі збільшенням відстані від Сонця зменшується середня температура газопилової речовини протопланетного диска, і, відповідно, змінюється її хімічний склад. Кільцева зона протопланетного диска, із якого згодом сформувався пояс астероїдів, опинилася поблизу межі конденсації летких хімічних сполук. Проте з огляду на потужне поле гравітаційне молодого Юпітера саме цей чинник є вирішальним для висновку про неможливість формування в цій зоні планет земної групи або суперземель. Акумулювання речовини в поясі астероїдів зупинилося в той момент, коли встигли сформуватися лише декілька десятків планетозималей, характерний розмір яких близько 500–1 000 км.
У результаті гравітаційної взаємодії планетозималі отримували від Юпітера надлишок орбітальної енергії та моменту імпульсу, що призводило до катастрофічних зіткнень цих тіл між собою і перешкоджало їхньому злипанню в протопланету.
Дослідження космічними апаратами астероїдів головного поясу
Першим космічним апаратом, що пролетів через пояс астероїдів, став Піонер-10, який долетів до області поясу астероїдів 16.07.1972. Відтоді на шляху до зовнішніх планет Сонячної системи (Урана та Нептуна) через астероїдів пояс пролетіло вже дев’ять космічних апаратів.
Апарати Піонер-11, Вояджер-1 і Вояджер-2 (див. Вояджер), а також зонд космічного апарата Улісс пролітали через астероїдів пояс без зближень з астероїдами, тому не передавали на Землю деталі рельєфу поверхонь. Апарат Галілео став першим космічним апаратом, який зробив і передав на Землю знімки поверхонь астероїдів. Першими сфотографованими об’єктами стали астероїд Гаспра (фото 1) у 1991 й астероїд Іда (фото 2) у 1993.
Космічними зондами й апаратами отримано (станом на 2020) зображення деталей рельєфу шести астероїдів: Матільди (1997) ― апаратом NEAR Shoemaker, Мазурський (2000) ― космічним апаратом «Кассіні» Аннафранк (2002) ― місією «Стардаст», APL (2006), зондом «Нові горизонти», Штейнс (2008) і Лютеції (2010) ― космічним апаратом «Розетта».
Додатково
Основні положення гіпотези походження поясу астероїдів останнім часом опосередковано підтверджено результатами комп’ютерного моделювання процесів у зоні поясу астероїдів, які були характерними для ранньої епохи формування Сонячної системи. Згідно з результатами комп’ютерного моделювання переважну частину матеріалу поясу астероїдів викинуто за межі Сонячної системи гравітаційними збуреннями з боку молодого Юпітера, який поступово нарощував свою масу протягом перших двох мільйонів років від моменту його утворення, залишивши менше ніж 0,1 % речовини від початкової маси.
Від середини 1990-х керівництвом Національного управління з аеронавтики і дослідження космічного простору прийнято угоду про те, що будь-який космічний апарат, що перетинає астероїдів пояс, за можливості має пролетіти повз який-небудь астероїд і передати на Землю його зображення.
Література
- Taylor G., Keil K., McCoy T. et al. Asteroid Differentiation — Pyroclastic Volcanism to Magma Oceans // Meteoritics. 1993. Vol. 28. № 1. P. 34–52.
- Petit J.-M., Morbidelli A., Chambers J. The Primordial Excitation and Clearing of the Asteroid Belt // Icarus. 2001. Vol. 153. № 2. P. 338–347.
- Куликовский П. Г. Справочник любителя астрономии. 5-е изд., перераб. Москва : Эдиториал УРСС, 2002. 687 с.
- Edgar R., Artymowicz P. Pumping of a Planetesimal Disc by a Rapidly Migrating Planet // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 2004. Vol. 354. № 3. P. 769–772.
- Marvin U. B. Meteorites in History: An Overview from the Renaissance to the 20th Century // The History of Meteoritics and Key Meteorite Collections: Fireballs, Falls and Finds. Bath : Geological Society, 2006. P. 15.
- Elkins-Tanton L. T. Asteroids, Meteorites, and Comets. 2nd ed. New York : Facts on File, 2010. 270 p.
- Encyclopedia of the Solar System / Ed. by T. Spohn, D. Breuer, T. Johnson. 3rd ed. Amsterdam; Boston : Elsevier, 2014. 1336 p.
Автор ВУЕ
Покликання на цю статтю: Шевчук О. Г. Астероїдів пояс // Велика українська енциклопедія. URL: https://vue.gov.ua/Астероїдів пояс (дата звернення: 7.05.2024).
Відео
| Астероїдів пояс. Космічні камені [Royal Museums Greenwich] |
|---|
Статус гасла: Оприлюднено
Оприлюднено: 21.08.2020
Важливо!
Ворог не зупиняється у гібридній війні і постійно атакує наш інформаційний простір фейками.
Ми закликаємо послуговуватися інформацією лише з офіційних сторінок органів влади.
Збережіть собі офіційні сторінки Національної поліції України та обласних управлінь поліції, аби оперативно отримувати правдиву інформацію.
Отримуйте інформацію тільки з офіційних сайтів
Офіс Президента України
Верховна Рада України
Кабінет Міністрів України
Служба безпеки України
Міністерство оборони України
Міністерство внутрішніх справ України
Національна поліція України
